Contexte initial du stockage par pages de données

La première approche développée pour aboutir à un démonstrateur de mémoire holographique de grande capacité a consisté en une architecture dite “sans pièce mobile”, où le milieu d’enregistrement est fixe et la restitution de l’information stockée se fait sans mouvement mécanique, par opposition aux architectures présentant un disque en rotation et/ou une tête de lecture en translation. Ceci doit garantir un débit de lecture élevé et la capacité importante recherchée nécessite le multiplexage du plus grand nombre possible N de pages de données (cf figure 1.8), la motivation principale sous-jacente étant la très haute1/(nλ)3 prédite pour le stockage holographique. Pour développer l’architecture de mémoire “sans pièce mobile”, l’approche communément retenue a consisté à utiliser un cristal photoréfractif de volume proche de 1 cm3 comme milieu holographique et à y multiplexer les pages de données angulairement ou par codage en phase. Ces deux types de multiplexage peuvent en effet être mis en oeuvre sans mouvement mécanique coûteux en temps de réponse, dans le cas du codage en phase par simple changement du motif affiché sur le SLM [Alves 94], et dans celui du codage angulaire par exemple en utilisant un modulateur acousto-optique pour orienter le faisceau de référence [Hong 95].

Toutefois, la pile d’hologrammes multiplexés par ces méthodes ne permet pas d’excéderdes capacités de quelques gigabits, le nombre d’hologrammes pouvant difficilement dépasser le millier [Mok 93, Burr 01]. Dans des cristaux d’épaisseur proche du centimètre, ces techniques de multiplexage peuvent adresser plusieurs milliers d’hologrammes avant que les limites géométriques du montage ne se fassent sentir. C’est en revanche plus au niveau de l’efficacité de diffraction minimale requise par hologramme que la contrainte se situe, du fait des dynamiques holographiques pas assez importantes permises par les cristaux photoréfractifs. Des débits de lecture très élevés de l’ordre du Gbit/s ont ainsi été démontrés,débits plus faibles, les densités surfaciques de données peuvent devenir très élevées, de l’ordre de 300 bits/µm2 [Burr 01], mais l’obtention de mémoires de grandes capacités doit passer par la multiplication des piles d’hologrammes à des positions adjacentes au sein du milieu d’enregistrement. Du fait des tailles limitées des cristaux photoréfractifs et de l’absence de positionnement mécanique, l’approche de mémoire “sans pièce mobile” semble peu adaptée au stockage d’un nombre important de piles d’hologrammes. C’est donc dans ce contexte que l’architecture du disque holographique a pris son essor.

Le disque holographique à pages de données

Avec l’émergence des photopolymères comme milieux d’enregistrement s’est développée l’architecture de mémoire holographique se présentant sous la forme d’un disque de taille standard, type CD/DVD, où la couche de données est d’épaisseur millimétrique. Cette approche est actuellement la plus répandue, et l’obtention de capacités de stockage importantes est dans ce cas visée par la juxtaposition de piles d’hologrammes multiplexés sur toute la surface du disque (cf figure 1.9).Avec ce type d’architecture, la limitation principale face à cet objectif ne réside plus dans les dynamiques accessibles par le matériau d’enregistrement mais plutôt dans la géométrie elle- même de la mémoire et ses répercussions sur le multiplexage à haute densité d’hologrammes. Il se trouve en effet que l’augmentation de la capacité du disque par un accroissement de son épaisseur n’est plus possible au delà d’une certaine limite avec les méthodes de multiplexage conventionnelles basées sur la sélectivité de Bragg [Li 94, Barbastathis 96, Steckman 01]. Ce comportement peut être appréhendé par l’explication simplifiée suivante, adaptée au cas représentatif du multiplexage angulaire (cf figure 1.10). L’image du SLM dans le matériau est focalisée dans un plan unique du volume d’enregistrement, au delà duquel le faisceau signal diverge. En considérant un faisceau signal gaussien, son rayon w(z) en fonction de sa position dans l’épaisseur est donné par la formule classique.